Файл: Исследование работы промышленной установки каталитического риформинга.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 131
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ГЛАВА 2. ПРАКТИКА РИФОРМИНГА БЕНЗИНОВЫХ ФРАКЦИЙ
2.1. Пути повышения эффективности катализаторов риформинга
Катализатор риформинга нефти представляет собой бифункциональный катализатор, состоящий из металлической функции, главным образом платины, и кислотной функции, обычно хлорид алюминия.
Металлическая функция катализирует реакции гидрирования и дегидрирования и активирует кислотную функцию реакции изомеризации и реакции циклизации. Для достижения оптимальной производительности катализатора риформинга нефти необходим необходимый баланс между этими функциями.
Рисунок 2 – Процент проведенных исследований в разных категориях с
1949 года по настоящее время [4](reactor configuration – конфигурация реактора, kinetic and deactivation modeling - кинетическое и дезактивационное моделирование, catalyst – катализатор)
Первый катализатор риформинга нефти, который был введен в 1949 году(рис. 2), состоял из монометаллической платины, нанесенной на оксид алюминия (Pt/Al2O3). Чтобы замедлить коксование для данного типа катализатора, использовалось высокое давление водорода, которое по
29 термодинамическим параметрам было не благоприятно. Разработка биметаллических катализаторов позволила значительно улучшить каталитическую эффективность металла. В течение 1950-х и 1960-х годов платина на катализаторах на основе оксида алюминия использовалась почти исключительно в коммерческих единицах риформинга.
Более разумным решением для моделирования и оптимизации риформинга является применение математического моделирования и проведения имитационного расчета всего процесса.
Методы последовательного математического моделирования в настоящее время являются основными алгоритмами оптимизации модели, построенной методом уравнений. Все уравнения, которые могут решать эти алгоритмы, должны быть алгебраическими уравнениями, поэтому для дискретизации дифференциальных уравнений, таких как кинетические уравнения, выбирается метод ортогональной конфигурации или метод ортогональной конфигурации конечных элементов. После создания всей модели процесса методом ЭО необходимо откалибровать модель. Основная стратегия калибровки модели заключается в калибровке кинетических параметров, чтобы расчетные значения больше соответствовали фактическим значениям. После калибровки рабочие условия процесса непрерывного противоточного риформинга могут быть оптимизированы для конкретного сырья для достижения максимальной прибыли или других целей.
На рисунке 3 представлена принципиальная схема реакционно- регенерационного участка процесса непрерывного противоточного риформинга по зарубежной технологии[11].
30
Рисунок 3 – Принципиальная схема реакционно-регенерационного участка процесса непрерывного противоточного риформинга по зарубежной технологии
Часть отделенного водородосодержащего газа, а также герметичный и повышенный водород используют в качестве рециклируемого водорода.
Другая часть очищается системой очистки водорода и отправляется в качестве побочного продукта из процесса риформинга.
Противоточный непрерывный риформинг представляет собой крупномасштабный промышленный процесс.
В дополнение к моделированию каждого из блоков, участвующих в упомянутом выше процессе, важно установить связь между каждым блоком. Связь между модулем реактора и модулем регенератора задается уравнением, связанным с отложением кокса на катализаторе. Отложение кокса на выходе из первого реактора такое же, как отложение кокса на входе в регенератор, а отложение кокса на выходе из регенератора такое же, как отложение кокса на входе в четвертый реактор. Вспомогательный модуль использует температуру в качестве связи между моделями, чтобы температура на выходе компрессора была такой же, как температура на входе теплообменника. и температура на выходе из теплообменника такая же, как температура на входе в нагревательную печь для первого реактора.
После соединения модулей между собой участок реакции-регенерации
31 процесса можно моделировать методом ЭО. Метод SQP принят для решения модели EO, поскольку он может удовлетворить требования RTO без дальнейшего ввода громоздких условий входа для каждой единицы. Между тем, используя созданную модель свойств нефти, можно оценить физические свойства риформированной нефти, такие как октановое число, давление паров, конец кипения, диапазон перегонки и плотность.
Радиальные реакторы используются для снижения перепада давления в противоточном непрерывном риформинге. Кинетическая стационарная модель с 45 кусками, разработанная Jiang et al. нашей группы был использован для моделирования реакции риформинга [29]. При нормальных рабочих условиях реакции риформинга изменение концентрации и температуры в основном происходит в радиальном направлении, а в осевом направлении мало изменений. Для удовлетворения требований оптимизации в реальном времени модель реактора упрощена до одномерной радиальной модели, поскольку скорость отложения кокса на катализаторе относительно низкая в водородной среде, а двумерная модель реактора будет заметно увеличиваться. бремя имитационного расчета. При построении ЭО-модели реакционного модуля необходимо смоделировать каждый радиальный реактор и определить связи между реакторами.
Катализатор течет в осевом направлении в каждом реакторе под действием силы тяжести, в то время как реагенты текут радиально в радиальном направлении.
Между реакторами противоточного каталитического риформинга материал течет в направлении, противоположном направлению движения катализатора. В каждом реакторе необходимо учитывать материальный баланс, баланс количества движения и баланс тепла, поскольку реактор упрощен до адиабатической системы без тепловых потерь.
1) Материальный баланс: предполагается, что температура, давление и
32 молярный расход каждого компонента равномерно распределяются в определенном радиальном положении каждого реактора. Изменение молярной скорости потока в зависимости от положения показано в уравнении 1.
(1)
2) Баланс импульса: без учета перепада давления в коллекторе для расчета перепада давления в реакторе используется формула Ойгена.
(2)
3) Тепловой баланс: общее тепло реакции и удельная теплоемкость получают путем расчета соответствующих термодинамических свойств.
(3)
Рассмотрено влияние скорости реакции каталитической дезактивации на реакцию, и отложение кокса в реакции риформинга в основном происходит за счет дегидрирования алканов и конденсации ароматических соединений и циклоалканов.
(4)
В методе ортогональных коллокаций в качестве пробной функции функции аппроксимации используется интерполяционный полином
33
Лагранжа, а в качестве точки коллокации используется корень полинома
Лежандра. Поскольку внутренняя невязка R (τ) равна нулю в точке коллокации или граничной точке, дифференциальные уравнения и граничные условия преобразуются в алгебраические уравнения с параметрами, а затем решаются алгоритмом SQP.
(5)
Регенератор процесса каталитического риформинга фактически представляет собой радиальный реактор. Катализатор поступает из верхней части, постепенно скользит вниз в осевом направлении и после окислительного сжигания выходит из регенератора для удаления отложений кокса на катализаторе; газ течет в радиальном направлении, и кислород в газе реагирует с отложениями кокса с образованием углекислого газа и водяного пара. Модель регенератора, используемая в модели процесса, представляет собой стационарную модель регенератора противоточного риформинга.
Кокс состоит из углеродных и водородных элементов. Хотя можно проанализировать высокое отношение углерода к водороду в коксе, и кокс может быть представлен конкретной молекулярной формулой, соответствующей этому соотношению, соотношение будет меняться по мере того, как кокс реагирует с кислородом, поскольку водород в коксе выгорает с большей скоростью. чем углерод в коксе. Таким образом, реакции, протекающие в регенераторе, можно описать двумя уравнениями модели.
(6)
(7)
Поскольку регенерация катализатора является экзотермическим
34 процессом, требуется как осевой, так и радиальный тепловой баланс, и необходимо установить двумерную модель для описания регенератора. Для моделирования регенератор разделен на несколько секций, а осевое положение z и радиальное положение x точек конфигурации в каждой секции преобразуются в безразмерные числа от 0 до 1. Также необходимо учитывать материальный баланс, баланс количества движения и баланс тепла. в учетную запись.
1) Материальный баланс
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
2) Тепловой баланс
(13)
35 3) Баланс моментума
(14)
В точке конфигурации устанавливаются выражения значения частной производной в аксиальном направлении и радиальном направлении, а также устанавливается ограничение уравнением по принципу метода ортогональной конфигурации, что невязка равна нулю. Форма остатков показана науравнения 15 и 16 .
Остатки в радиальном направлении:
(15)
Остатки в осевом направлении:
(16)
После дискретизации дифференциальных уравнений для получения ряда ограничений равенства алгоритм SQP также используется для решения модели.После того, как преобразованный газ выходит из последнего реактора, он проходит через воздухоохладитель и, наконец, поступает в разделительный резервуар высокого давления для разделения пара и жидкости. Выход газовой фазы представляет собой смешанный газ, богатый водородом.
Поскольку разделение пара и жидкости, как правило, проводят в условиях среднего или низкого давления (0,3–1,0 МПа) и низкой
36 температуры (30–60,6 °С), считается, что газовая фаза является идеальным состоянием, а жидкая – тоже идеальная жидкость. Согласно принципу материального баланса и многокомпонентного парожидкостного равновесия стационарная модель системы разделения может быть выражена следующими уравнениями
1) Материальный баланс:
(17)
(18)
2) Нормализованное уравнение
(19)
(20)
(21)
3) Фазовое равновесие компонентов смеси
(22)
Формула Антуана используется для расчета давления насыщенного пара каждого компонента.P F i 0 для уравнения 22,поскольку температура и давление в разделительном баке риформинга не очень высоки.
37
(23)
Согласно уравнениям 24 можно получить 44 уравнения ограничений.
Алгоритм SQP также используется для решения уравнений ограничений.
(24)
В процессе непрерывного риформинга падение температуры нефти и газа на выходе из первого реактора может достигать примерно 100 °С, а падение температуры нефти и газа на выходе из второго, третьего и четвертого реакторов может достигать также достигают 75, 58 и 45 °С соответственно. Поэтому перед входом в каждый реактор установлена нагревательная печь для повышения температуры реагентов для обеспечения необходимой температуры реакции риформинга.
При моделировании процесса необходимо точно рассчитать тепловую эффективность печи, чтобы получить тепловую нагрузку, которая должна быть меньше ее верхнего предела в оптимизационном расчете. Тепловой
КПД равен проценту полезного тепла, деленному на подведенное тепло.
В процессе непрерывного противоточного риформинга рециркулируемый водород из системы разделения риформинга поступает в компрессор рециркуляционного водорода, который является ключевым энергетическим оборудованием процесса риформинга [36]. Под действием компрессора переработанный водород нагнетается до заданного давления и поступает в теплообменник для повышения температуры. Чтобы точно рассчитать потребление пара компрессором и температуру рециркулируемого водорода на выходе, необходимо установить стационарную модель компрессора.
38
В соответствии с фактическим расходом на входе можно получить соответствующий политропический КПД и степень сжатия, если известны входное и выходное давления. Показатель политропы m h рассчитывается исходя из соответствующей эффективности политропы и показателя адиабаты.
Температура рециркулируемого водорода на выходе из компрессора рассчитывается с учетом индекса политропы и степени сжатия.
После расчета температуры на выходе индекс политропы можно откалибровать в соответствии с фактической температурой на выходе.
В процессе риформинга используется пластинчатый теплообменник.
Поскольку основной целью оценки является температура на выходе, предполагается, что этот процесс представляет собой противоточный процесс теплопередачи без фазового перехода.
Таблица 2 - Результаты оценки диапазона перегонки фактические данные (°C) данные модели (°C)
ASTM
ASTM
ASTM
ASTM
ASTM
ASTM количество
(10 масс.
(50 масс.
(90 масс.
(10 масс.
(50 масс.
(90 масс. относительная ошибка (%)
%)
%)
%)
%)
%)
%)
1 83.5 127 170.5 85.47 126.85 166.97 1.49 2
85 123.5 164.5 85.41 123.05 165.68 0.52 3
85.5 123.5 164.5 84.50 120.79 166 1.42
Относительные погрешности расчетных и фактических данных по дистиллятам невелики, что означает возможность применения модели оценки дальности дистилляции в этом процессе.
Оптимизированные коэффициенты калибровки показаны в таблице 3. В целом расчет коэффициентов калиброванной модели в MATLAB (CPU = 2,20
ГГц) занимает 15 минут. Скорость сходимости зависит от начальных настроек и требований к точности.
39
Таблица 3 - Калибровочные коэффициенты реакция калибровочный коэффициент дегидрирование, N ⇌ A
1.005 дегидрирование, P ⇌ O
0.995 дегидроциклизация, P ⇌ N
1.000 изомеризация, i P ⇌ n P
1.004 изомеризация, 5N6 ⇌ 6N6 1.100 трансалкилирование, 2А ⇌ А + А
0.947 гидрокрекинг, n P → P
1.005 гидрокрекинг, i П→П
0.999 гидродеалкилирование, А → А + Р 1.003 аддуктивная реакция, P + O → P
1.068 аддуктивная реакция, А + О → А
1.100
А + N → Кокс
0.922
Р → Кокс
0.998
Температура водорода из компрессора составляет около 80°С, а температура нефтяного сырья из раздачи предварительной очистки – около
110°С, при этом температура газомазутной смеси на входе в нагревательную печь выше 400°С. °С. Для точного расчета теплоты реакции риформинга и тепловой нагрузки нагревательной печи необходимо оценить температуру потока сырья для риформинга на входе в первую нагревательную печь. Это основная причина создания стационарной модели теплообменника.
Расчетная температура до и после калибровки, а также фактическая температура сравниваются, как показано в таблице 4.
Таблица 4 - Разность температуры до и после калибровки количество наборов данных до калибровки
(К) после калибровки
(К) фактическое значение (К) абсолютная ошибка1 абсолютная ошибка2 1
688.14 684.70 683.05 0.75 0.24 711.41 710.29 708.07 0.47 0.31 725.48 725.58 726.40 0.13 0.11 729.01 730.20 730.23 0.17 0.00 2
685.86 682.49 683.95 0.28 0.21 709.46 708.33 708.42 0.15 0.01 724.17 724.23 726.97 0.39 0.38 728.79 729.97 730.84 0.28 0.12 3
683.03 679.65 684.45 0.21 0.70
2.1. Пути повышения эффективности катализаторов риформинга
Катализатор риформинга нефти представляет собой бифункциональный катализатор, состоящий из металлической функции, главным образом платины, и кислотной функции, обычно хлорид алюминия.
Металлическая функция катализирует реакции гидрирования и дегидрирования и активирует кислотную функцию реакции изомеризации и реакции циклизации. Для достижения оптимальной производительности катализатора риформинга нефти необходим необходимый баланс между этими функциями.
Рисунок 2 – Процент проведенных исследований в разных категориях с
1949 года по настоящее время [4](reactor configuration – конфигурация реактора, kinetic and deactivation modeling - кинетическое и дезактивационное моделирование, catalyst – катализатор)
Первый катализатор риформинга нефти, который был введен в 1949 году(рис. 2), состоял из монометаллической платины, нанесенной на оксид алюминия (Pt/Al2O3). Чтобы замедлить коксование для данного типа катализатора, использовалось высокое давление водорода, которое по
29 термодинамическим параметрам было не благоприятно. Разработка биметаллических катализаторов позволила значительно улучшить каталитическую эффективность металла. В течение 1950-х и 1960-х годов платина на катализаторах на основе оксида алюминия использовалась почти исключительно в коммерческих единицах риформинга.
Более разумным решением для моделирования и оптимизации риформинга является применение математического моделирования и проведения имитационного расчета всего процесса.
Методы последовательного математического моделирования в настоящее время являются основными алгоритмами оптимизации модели, построенной методом уравнений. Все уравнения, которые могут решать эти алгоритмы, должны быть алгебраическими уравнениями, поэтому для дискретизации дифференциальных уравнений, таких как кинетические уравнения, выбирается метод ортогональной конфигурации или метод ортогональной конфигурации конечных элементов. После создания всей модели процесса методом ЭО необходимо откалибровать модель. Основная стратегия калибровки модели заключается в калибровке кинетических параметров, чтобы расчетные значения больше соответствовали фактическим значениям. После калибровки рабочие условия процесса непрерывного противоточного риформинга могут быть оптимизированы для конкретного сырья для достижения максимальной прибыли или других целей.
На рисунке 3 представлена принципиальная схема реакционно- регенерационного участка процесса непрерывного противоточного риформинга по зарубежной технологии[11].
30
Рисунок 3 – Принципиальная схема реакционно-регенерационного участка процесса непрерывного противоточного риформинга по зарубежной технологии
Часть отделенного водородосодержащего газа, а также герметичный и повышенный водород используют в качестве рециклируемого водорода.
Другая часть очищается системой очистки водорода и отправляется в качестве побочного продукта из процесса риформинга.
Противоточный непрерывный риформинг представляет собой крупномасштабный промышленный процесс.
В дополнение к моделированию каждого из блоков, участвующих в упомянутом выше процессе, важно установить связь между каждым блоком. Связь между модулем реактора и модулем регенератора задается уравнением, связанным с отложением кокса на катализаторе. Отложение кокса на выходе из первого реактора такое же, как отложение кокса на входе в регенератор, а отложение кокса на выходе из регенератора такое же, как отложение кокса на входе в четвертый реактор. Вспомогательный модуль использует температуру в качестве связи между моделями, чтобы температура на выходе компрессора была такой же, как температура на входе теплообменника. и температура на выходе из теплообменника такая же, как температура на входе в нагревательную печь для первого реактора.
После соединения модулей между собой участок реакции-регенерации
31 процесса можно моделировать методом ЭО. Метод SQP принят для решения модели EO, поскольку он может удовлетворить требования RTO без дальнейшего ввода громоздких условий входа для каждой единицы. Между тем, используя созданную модель свойств нефти, можно оценить физические свойства риформированной нефти, такие как октановое число, давление паров, конец кипения, диапазон перегонки и плотность.
Радиальные реакторы используются для снижения перепада давления в противоточном непрерывном риформинге. Кинетическая стационарная модель с 45 кусками, разработанная Jiang et al. нашей группы был использован для моделирования реакции риформинга [29]. При нормальных рабочих условиях реакции риформинга изменение концентрации и температуры в основном происходит в радиальном направлении, а в осевом направлении мало изменений. Для удовлетворения требований оптимизации в реальном времени модель реактора упрощена до одномерной радиальной модели, поскольку скорость отложения кокса на катализаторе относительно низкая в водородной среде, а двумерная модель реактора будет заметно увеличиваться. бремя имитационного расчета. При построении ЭО-модели реакционного модуля необходимо смоделировать каждый радиальный реактор и определить связи между реакторами.
Катализатор течет в осевом направлении в каждом реакторе под действием силы тяжести, в то время как реагенты текут радиально в радиальном направлении.
Между реакторами противоточного каталитического риформинга материал течет в направлении, противоположном направлению движения катализатора. В каждом реакторе необходимо учитывать материальный баланс, баланс количества движения и баланс тепла, поскольку реактор упрощен до адиабатической системы без тепловых потерь.
1) Материальный баланс: предполагается, что температура, давление и
32 молярный расход каждого компонента равномерно распределяются в определенном радиальном положении каждого реактора. Изменение молярной скорости потока в зависимости от положения показано в уравнении 1.
(1)
2) Баланс импульса: без учета перепада давления в коллекторе для расчета перепада давления в реакторе используется формула Ойгена.
(2)
3) Тепловой баланс: общее тепло реакции и удельная теплоемкость получают путем расчета соответствующих термодинамических свойств.
(3)
Рассмотрено влияние скорости реакции каталитической дезактивации на реакцию, и отложение кокса в реакции риформинга в основном происходит за счет дегидрирования алканов и конденсации ароматических соединений и циклоалканов.
(4)
В методе ортогональных коллокаций в качестве пробной функции функции аппроксимации используется интерполяционный полином
33
Лагранжа, а в качестве точки коллокации используется корень полинома
Лежандра. Поскольку внутренняя невязка R (τ) равна нулю в точке коллокации или граничной точке, дифференциальные уравнения и граничные условия преобразуются в алгебраические уравнения с параметрами, а затем решаются алгоритмом SQP.
(5)
Регенератор процесса каталитического риформинга фактически представляет собой радиальный реактор. Катализатор поступает из верхней части, постепенно скользит вниз в осевом направлении и после окислительного сжигания выходит из регенератора для удаления отложений кокса на катализаторе; газ течет в радиальном направлении, и кислород в газе реагирует с отложениями кокса с образованием углекислого газа и водяного пара. Модель регенератора, используемая в модели процесса, представляет собой стационарную модель регенератора противоточного риформинга.
Кокс состоит из углеродных и водородных элементов. Хотя можно проанализировать высокое отношение углерода к водороду в коксе, и кокс может быть представлен конкретной молекулярной формулой, соответствующей этому соотношению, соотношение будет меняться по мере того, как кокс реагирует с кислородом, поскольку водород в коксе выгорает с большей скоростью. чем углерод в коксе. Таким образом, реакции, протекающие в регенераторе, можно описать двумя уравнениями модели.
(6)
(7)
Поскольку регенерация катализатора является экзотермическим
34 процессом, требуется как осевой, так и радиальный тепловой баланс, и необходимо установить двумерную модель для описания регенератора. Для моделирования регенератор разделен на несколько секций, а осевое положение z и радиальное положение x точек конфигурации в каждой секции преобразуются в безразмерные числа от 0 до 1. Также необходимо учитывать материальный баланс, баланс количества движения и баланс тепла. в учетную запись.
1) Материальный баланс
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
2) Тепловой баланс
(13)
35 3) Баланс моментума
(14)
В точке конфигурации устанавливаются выражения значения частной производной в аксиальном направлении и радиальном направлении, а также устанавливается ограничение уравнением по принципу метода ортогональной конфигурации, что невязка равна нулю. Форма остатков показана науравнения 15 и 16 .
Остатки в радиальном направлении:
(15)
Остатки в осевом направлении:
(16)
После дискретизации дифференциальных уравнений для получения ряда ограничений равенства алгоритм SQP также используется для решения модели.После того, как преобразованный газ выходит из последнего реактора, он проходит через воздухоохладитель и, наконец, поступает в разделительный резервуар высокого давления для разделения пара и жидкости. Выход газовой фазы представляет собой смешанный газ, богатый водородом.
Поскольку разделение пара и жидкости, как правило, проводят в условиях среднего или низкого давления (0,3–1,0 МПа) и низкой
36 температуры (30–60,6 °С), считается, что газовая фаза является идеальным состоянием, а жидкая – тоже идеальная жидкость. Согласно принципу материального баланса и многокомпонентного парожидкостного равновесия стационарная модель системы разделения может быть выражена следующими уравнениями
1) Материальный баланс:
(17)
(18)
2) Нормализованное уравнение
(19)
(20)
(21)
3) Фазовое равновесие компонентов смеси
(22)
Формула Антуана используется для расчета давления насыщенного пара каждого компонента.P F i 0 для уравнения 22,поскольку температура и давление в разделительном баке риформинга не очень высоки.
37
(23)
Согласно уравнениям 24 можно получить 44 уравнения ограничений.
Алгоритм SQP также используется для решения уравнений ограничений.
(24)
В процессе непрерывного риформинга падение температуры нефти и газа на выходе из первого реактора может достигать примерно 100 °С, а падение температуры нефти и газа на выходе из второго, третьего и четвертого реакторов может достигать также достигают 75, 58 и 45 °С соответственно. Поэтому перед входом в каждый реактор установлена нагревательная печь для повышения температуры реагентов для обеспечения необходимой температуры реакции риформинга.
При моделировании процесса необходимо точно рассчитать тепловую эффективность печи, чтобы получить тепловую нагрузку, которая должна быть меньше ее верхнего предела в оптимизационном расчете. Тепловой
КПД равен проценту полезного тепла, деленному на подведенное тепло.
В процессе непрерывного противоточного риформинга рециркулируемый водород из системы разделения риформинга поступает в компрессор рециркуляционного водорода, который является ключевым энергетическим оборудованием процесса риформинга [36]. Под действием компрессора переработанный водород нагнетается до заданного давления и поступает в теплообменник для повышения температуры. Чтобы точно рассчитать потребление пара компрессором и температуру рециркулируемого водорода на выходе, необходимо установить стационарную модель компрессора.
38
В соответствии с фактическим расходом на входе можно получить соответствующий политропический КПД и степень сжатия, если известны входное и выходное давления. Показатель политропы m h рассчитывается исходя из соответствующей эффективности политропы и показателя адиабаты.
Температура рециркулируемого водорода на выходе из компрессора рассчитывается с учетом индекса политропы и степени сжатия.
После расчета температуры на выходе индекс политропы можно откалибровать в соответствии с фактической температурой на выходе.
В процессе риформинга используется пластинчатый теплообменник.
Поскольку основной целью оценки является температура на выходе, предполагается, что этот процесс представляет собой противоточный процесс теплопередачи без фазового перехода.
Таблица 2 - Результаты оценки диапазона перегонки фактические данные (°C) данные модели (°C)
ASTM
ASTM
ASTM
ASTM
ASTM
ASTM количество
(10 масс.
(50 масс.
(90 масс.
(10 масс.
(50 масс.
(90 масс. относительная ошибка (%)
%)
%)
%)
%)
%)
%)
1 83.5 127 170.5 85.47 126.85 166.97 1.49 2
85 123.5 164.5 85.41 123.05 165.68 0.52 3
85.5 123.5 164.5 84.50 120.79 166 1.42
Относительные погрешности расчетных и фактических данных по дистиллятам невелики, что означает возможность применения модели оценки дальности дистилляции в этом процессе.
Оптимизированные коэффициенты калибровки показаны в таблице 3. В целом расчет коэффициентов калиброванной модели в MATLAB (CPU = 2,20
ГГц) занимает 15 минут. Скорость сходимости зависит от начальных настроек и требований к точности.
39
Таблица 3 - Калибровочные коэффициенты реакция калибровочный коэффициент дегидрирование, N ⇌ A
1.005 дегидрирование, P ⇌ O
0.995 дегидроциклизация, P ⇌ N
1.000 изомеризация, i P ⇌ n P
1.004 изомеризация, 5N6 ⇌ 6N6 1.100 трансалкилирование, 2А ⇌ А + А
0.947 гидрокрекинг, n P → P
1.005 гидрокрекинг, i П→П
0.999 гидродеалкилирование, А → А + Р 1.003 аддуктивная реакция, P + O → P
1.068 аддуктивная реакция, А + О → А
1.100
А + N → Кокс
0.922
Р → Кокс
0.998
Температура водорода из компрессора составляет около 80°С, а температура нефтяного сырья из раздачи предварительной очистки – около
110°С, при этом температура газомазутной смеси на входе в нагревательную печь выше 400°С. °С. Для точного расчета теплоты реакции риформинга и тепловой нагрузки нагревательной печи необходимо оценить температуру потока сырья для риформинга на входе в первую нагревательную печь. Это основная причина создания стационарной модели теплообменника.
Расчетная температура до и после калибровки, а также фактическая температура сравниваются, как показано в таблице 4.
Таблица 4 - Разность температуры до и после калибровки количество наборов данных до калибровки
(К) после калибровки
(К) фактическое значение (К) абсолютная ошибка1 абсолютная ошибка2 1
688.14 684.70 683.05 0.75 0.24 711.41 710.29 708.07 0.47 0.31 725.48 725.58 726.40 0.13 0.11 729.01 730.20 730.23 0.17 0.00 2
685.86 682.49 683.95 0.28 0.21 709.46 708.33 708.42 0.15 0.01 724.17 724.23 726.97 0.39 0.38 728.79 729.97 730.84 0.28 0.12 3
683.03 679.65 684.45 0.21 0.70